Ισοδύναμες χρήσεις βάρους και τρόπος υπολογισμού (με παραδείγματα)



Το ισοδύναμο βάρος (PE) μιας ουσίας είναι αυτή που συμμετέχει σε χημική αντίδραση και χρησιμοποιείται ως βάση για τιτλοδότηση. Ανάλογα με τον τύπο της αντίδρασης, μπορεί να οριστεί με τον ένα ή τον άλλο τρόπο.

Για τις αντιδράσεις οξέος-βάσης, το ΡΕ είναι το βάρος σε γραμμάρια της ουσίας που απαιτείται για παροχή ή αντίδραση με ένα γραμμομόριο Η+ (1,008 g). για τις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, το βάρος σε γραμμάρια της ουσίας που απαιτείται για την παροχή ή την αντίδραση με ένα γραμμομόριο ηλεκτρονίων.

Για αντιδράσεις κατακρημνίσεως ή σχηματισμού συμπλόκου, το βάρος της ουσίας που απαιτείται για παροχή ή αντίδραση με ένα γραμμομόριο μονοσθενούς κατιόντος, 1/2 mole δισθενούς κατιόντος, 1/3 mole τρισθενούς κατιόντος . Και ούτω καθεξής.

Παρόλο που στην αρχή μπορεί να φαίνεται λίγο περίπλοκο, ορισμένες ουσίες συμπεριφέρονται πάντα χημικά με τον ίδιο τρόπο. Επομένως, δεν είναι δύσκολο να μάθουμε τις τιμές του PE που δίνονται στις περιπτώσεις.

Ευρετήριο

  • 1 Προέλευση ισοδύναμου βάρους
  • 2 Χρήσεις
    • 2.1 Χρήση γενικά χημείας 
    • 2.2 Χρήση σε ογκομετρική ανάλυση
    • 2.3 Χρήση στη βαρυμετρική ανάλυση
    • 2.4 Χρήσεις στην πολυμερή χημεία
  • 3 Πώς να το υπολογίσετε; Παραδείγματα
    • 3.1 - Ισοδύναμο βάρος ενός χημικού στοιχείου
    • 3.2 - Ισοδύναμο βάρος οξειδίου
    • 3.3 Ισοδύναμο βάρος μιας βάσης
    • 3.4 - Ισοδύναμο βάρος ενός οξέος
    • 3.5 - Ισοδύναμο βάρος αλατιού
  • 4 Αναφορές

Προέλευση ισοδύναμου βάρους

Ο John Dalton (1808) πρότεινε το ισοδύναμο βάρος υδρογόνου ως μονάδα μάζας. Ωστόσο, προέκυψαν πολλές αντιρρήσεις σχετικά με αυτήν την προσέγγιση. Παραδείγματος χάριν, επισημάνθηκε ότι τα περισσότερα από τα στοιχεία δεν αντιδρούσαν απευθείας με υδρογόνο για να σχηματίσουν απλές ενώσεις (ΧΗ).

Επιπλέον, τα στοιχεία με διάφορες καταστάσεις οξείδωσης, για παράδειγμα υπερμαγγανικό, έχουν περισσότερο από ένα ισοδύναμο βάρος. Αυτό εμπόδισε την αποδοχή του ισοδύναμου βάρους ως μονάδα μάζας.

Η παρουσίαση από τον Δημήτρη Mendeleev (1869) του περιοδικού πίνακα, στον οποίο συνδέθηκε οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων με τη σειρά με εντολή ατομικά βάρη τους, ήταν ένα ισχυρό επιχείρημα αντιτίθεται χρήση ισοδύναμο βάρος ως μονάδα μάζα.

Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει λόγος να χρησιμοποιούμε τον όρο "ισοδύναμο", καθώς οποιοσδήποτε στοιχειομετρικός υπολογισμός μπορεί να γίνει με όρους γραμμομορίων. Ωστόσο, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται συχνά και δεν είναι βολικό να το αγνοήσουμε.

Για ευκολία, εισήχθη ο όρος "ισοδύναμο": ένα ισοδύναμο οποιουδήποτε οξέος αντιδρά με ένα ισοδύναμο οποιασδήποτε βάσης. Ένα ισοδύναμο οποιουδήποτε οξειδωτικού παράγοντα αντιδρά με ένα ισοδύναμο οποιουδήποτε αναγωγικού παράγοντα κ.λπ..

Χρησιμοποιεί

Χρήση γενικά χημείας

Μέταλλα

Η χρήση του ΡΕ στα στοιχεία και στις χημικές ενώσεις έχει αντικατασταθεί από τη χρήση της μοριακής μάζας του. Ο κύριος λόγος είναι η ύπαρξη στοιχείων και ενώσεων με περισσότερο από ισοδύναμο βάρος.

Για παράδειγμα, ο σίδηρος (Fe), ένα στοιχείο με ατομικό βάρος 55,85 g / mol, έχει δύο σθένη: +2 και +3. Επομένως, έχει δύο ισοδύναμα βάρη: όταν λειτουργεί με το σθένος +2, το ισοδύναμο βάρος του είναι 27,93 g / eq. ενώ, όταν χρησιμοποιείται το σθένος +3, το ισοδύναμο βάρος του είναι 18,67 g / eq.

Φυσικά, δεν μπορούμε να μιλάμε για την ύπαρξη ισοδύναμου βάρους της Πίστης, αλλά μπορούμε να επισημάνουμε την ύπαρξη ενός ατομικού βάρους της Πίστης.

Οξέα

Το φωσφορικό οξύ έχει ένα μοριακό βάρος 98 g / mol. Αυτό το οξύ όταν διαχωρίζεται σε Η+ + H2PO4-,  Έχει ισοδύναμο βάρος 98 g / eq, δεδομένου ότι απελευθερώνει 1 mole Η+. Αν το φωσφορικό οξύ διαχωριστεί στο Η+ +  HPO42-, το ισοδύναμο βάρος του (98 g.mol-1) / (2 ισοδ-1) = 49 g / eq. Σε αυτή τη διάσταση ο Η3PO4 απελευθερώνει 2 γραμμομόρια Η+.

Αν και δεν μπορεί να τιτλοδοτηθεί σε υδατικό μέσο, ​​το Η3PO4 μπορεί να διαχωριστεί σε 3 Η+  +   PO43-. Στην περίπτωση αυτή, το ισοδύναμο βάρος είναι (98 g.mol-1) / (3 eq.mol-1) = 32,7 g / ισοδ. Το Η3PO4 την παράδοση σε αυτή την περίπτωση 3 γραμμομορίων H+.

Στη συνέχεια, το φωσφορικό οξύ έχει μέχρι 3 ισοδύναμα βάρη. Αλλά αυτό δεν είναι μια μεμονωμένη περίπτωση, για παράδειγμα, το θειικό οξύ έχει δύο ισοδύναμα βάρη και το καρβονικό οξύ παρουσιάζει επίσης.

Χρήση σε ογκομετρική ανάλυση

-Για να μειωθούν τα σφάλματα που μπορεί να αναληφθούν κατά τη διάρκεια της δράσης των ουσιών ζύγισης, η χρήση μιας ουσίας με μεγαλύτερο ισοδύναμο βάρος προτιμάται στην αναλυτική χημεία. Για παράδειγμα, στην αξιολόγηση ενός διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου με οξέα διαφορετικών ισοδυνάμων βαρών. Συνιστάται η χρήση του οξέος με μεγαλύτερο ισοδύναμο βάρος.

-Κατά τη χρήση της μάζας ενός στερεού οξέος το οποίο μπορεί να αντιδράσει με υδροξείδιο του νατρίου, ένα έχει την επιλογή μεταξύ τριών στερεά οξέα διυδρικό οξαλικό οξύ, φθαλικό οξύ κάλιο και hidrogenoiodato ισοδύναμα κάλιο βάρη αντίστοιχα από 63,04 g / eq, 204,22 g / eq και 389 g / eq.

Σε αυτήν την περίπτωση, προτιμάται για χρήση σε αξιολόγηση υδροξειδίου του νατρίου hidrogenoiodato οξέος καλίου ως έχουσα ισοδύναμο βάρος μεγαλύτερο σχετικό σφάλμα που έχει δεσμευτεί να ζυγίζουν είναι λιγότερο.

Χρήση στη βαρυμετρική ανάλυση

Το ισοδύναμο βάρος ορίζεται με τον δικό του τρόπο σε αυτή την τεχνική για την ανάλυση των ουσιών. Εδώ, είναι η μάζα του ίζηματος που αντιστοιχεί σε ένα γραμμάριο του αναλύτη. Αυτό είναι το στοιχείο ή η ένωση ενδιαφέροντος για τη μελέτη ή την ανάλυση που γίνεται.

Στη βαρυμετρία είναι κοινό να αναφερθούν τα αποτελέσματα των αναλύσεων ως κλάσμα της μάζας του αναλύτη, συχνά εκφράζεται ως ποσοστό.

Ο συντελεστής ισοδυναμίας εξηγείται ως ένας αριθμητικός συντελεστής με τον οποίο πολλαπλασιάζεται η μάζα του ιζήματος για να ληφθεί η μάζα του αναλύτη, που συνήθως εκφράζεται σε γραμμάρια.

Βαρυμετρικός προσδιορισμός του νικελίου

Για παράδειγμα, στην σταθμικός προσδιορισμός του καταβυθισμένου νικελίου που περιέχει αυτό είναι δις (διμεθυλογλυοξιματο νικέλιο) που έχει ένα μοριακό βάρος 288.915 g / mol. Η μοριακή μάζα του νικελίου είναι 58,6934 g / mol.

Η γραμμομοριακή μάζα του ιζήματος μεταξύ της μοριακής μάζας του νικελίου παράγει το ακόλουθο αποτέλεσμα:

288,915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4.9224. Αυτό σημαίνει ότι 4.9224 g της ένωσης ισοδυναμούν με 1 g νικελίου. ή με άλλα λόγια, 4.9224 g του ιζήματος περιέχουν 1 g νικελίου.

Ο συντελεστής ισοδυναμίας υπολογίζεται διαιρώντας την γραμμομοριακή μάζα του νικελίου μεταξύ της μοριακής μάζας του ιζήματος που περιέχει: 58,693 g.mol-1/ 288.915 g.mol-1 = 0,203151. Αυτό μας λέει ότι ανά γραμμάριο του ιζήματος που περιέχει νικέλιο υπάρχει 0.203151 g νικελίου.

Χρήσεις στην πολυμερή χημεία

Στην χημεία των πολυμερών, το ισοδύναμο βάρος ενός αντιδραστηρίου πολυμερισμού είναι η μάζα του πολυμερούς που έχει ένα ισοδύναμο αντιδραστικότητας.

Είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των πολυμερών ανταλλαγής ιόντων: ένα ισοδύναμο πολυμερούς ανταλλαγής ιόντων μπορεί να ανταλλάξει ένα γραμμομόριο μονόχρωμων ιόντων. αλλά μόνο μισό γραμμομόριο διπλά φορτισμένων ιόντων.

Είναι συνηθισμένο να εκφράζεται η αντιδραστικότητα ενός πολυμερούς ως αντίστροφο του ισοδύναμου βάρους, το οποίο εκφράζεται σε μονάδες mmol / g ή meq / g.

Πώς να το υπολογίσετε; Παραδείγματα

-Ισοδύναμο βάρος ενός χημικού στοιχείου

Λαμβάνεται διαιρώντας το ατομικό βάρος του με το σθένος του:

Peq = Pa / v

Υπάρχουν στοιχεία που έχουν μόνο ένα ισοδύναμο βάρος και στοιχεία που μπορούν να έχουν 2 ή περισσότερα.

Ισοδύναμο βάρος ασβεστίου

Ατομικό βάρος = 40 g / mol

Βαλένθια = +2

Peq = 40 g.mol-1/2eq.mol-1

20 g / ισοδ

Ισοδύναμο βάρος αλουμινίου

Ατομικό βάρος = 27 g / mol

Βαλένθια = +3

Peq = 27 g.mol-1/ 3 eq.mol-1

9 g / ισοδ

Νικέλιο ισοδύναμο βάρος

Ατομικό βάρος = 58,71 g / mol

Βαλένθια = +2 και +3

Το νικέλιο έχει δύο ισοδύναμα βάρη που αντιστοιχούν όταν αντιδρά με το σθένος +2 και όταν αντιδρά με το σθένος +3.

Peq = 58,71 g.mol-1/ 2 eq.mol-1

29,35 g / ισοδ

Peq = 58,71 g.mol-1/ 3 eq.mol-1

19,57 g / ισοδ

-Ισοδύναμο βάρος ενός οξειδίου

Ένας τρόπος υπολογισμού του ισοδύναμου βάρους ενός οξειδίου είναι η διαίρεση του μοριακού του βάρους μεταξύ του προϊόντος του μεταλλικού σθένους από τον δείκτη μετάλλου.

Peq = Pm / V · S

Pm = μοριακό βάρος του οξειδίου.

V = κατεδάφιση μετάλλων

S = δείκτης μετάλλου

Το προϊόν V · S αναφέρεται ως συνολικό ή καθαρό φορτίο του κατιόντος.

Ισοδύναμο βάρος οξειδίου του αργιλίου (Al2Ο3)

Μοριακό βάρος = ΑΙ (2 χ 27 g / mol) + Ο (3 χ 16 g / mol)

102 g / mol

Βαλένθια = +3

Υποδείκτης = 2

Peq Al2Ο3 = Pm / V · S

Peq Al2Ο3 = 102 g.mol-1/ 3 eqmol-1. 2

17 g / ισοδ

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος επίλυσης αυτού του προβλήματος με βάση τη στοιχειομετρία. Σε 102 g οξειδίου του αργιλίου υπάρχουν 54 γραμμάρια αλουμινίου και 48 γραμμάρια οξυγόνου.

Peq del Al = Ατομικό βάρος / Βαλένθια

27 g.mol-1/ 3 eq.mol-1

9 g / ισοδ

Με βάση το ισοδύναμο βάρος αλουμινίου (9 g / eq) υπολογίζεται ότι σε 54 g αλουμινίου υπάρχουν 6 ισοδύναμα αλουμινίου.

Μετά από τις ιδιότητες των ισοδυνάμων: 6 ισοδύναμα αλουμινίου θα αντιδράσουν με 6 ισοδύναμα οξυγόνου για να δώσουν 6 ισοδύναμα οξειδίου του αργιλίου.

Σε 102 g. του οξειδίου του αργιλίου υπάρχουν 6 ισοδύναμα.

Επομένως:

Peq του Al2Ο3 = 102 g / 6 ισοδ

17 g / ισοδ

-Ισοδύναμο βάρος μιας βάσης

Το ισοδύναμο βάρος λαμβάνεται διαιρώντας το μοριακό του βάρος με τον αριθμό των ομάδων οξυδρυλίου (ΟΗ).

Ισοδύναμο βάρος υδροξειδίου σιδήρου, Fe (ΟΗ)2

Μοριακό βάρος = 90 g / mol

Αριθμός OH = 2

Peq Fe (ΟΗ)2 = 90 g.mol-1/ 2 eq.mol-1

45 g / ισοδ

-Ισοδύναμο βάρος ενός οξέος

Γενικά, λαμβάνεται διαιρώντας το μοριακό βάρος του με τον αριθμό υδρογόνου που αποδίδει ή απελευθερώνεται. Ωστόσο, τα πολυπρωτονικά οξέα μπορούν να διαχωρίσουν ή να απελευθερώσουν το Η σε διάφορες μορφές, έτσι ώστε να έχουν περισσότερο από ένα ισοδύναμο βάρος.

Ισοδύναμο βάρος υδροχλωρικού οξέος, HCl

Ισοδύναμο βάρος HCl = αριθμός μοριακού βάρους / υδρογόνου

Peq HCl = g.mol-1/ 1 eq.mol-1

36,5 g / ισοδ

Ισοδύναμο βάρος θειικού οξέος

Το θειικό οξύ (Η2Έτσι4) μπορεί να διαχωριστεί με δύο τρόπους:

H2Έτσι4 => Η+   +    HSO4-

H2Έτσι4 => 2 Η+   +    Έτσι42-

Όταν απελευθερώσετε ένα H+ Το PE σας είναι:

Μοριακό βάρος = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol-1/ 1 eq.mol-1

98 g / peq

Και όταν απελευθερώνει 2H+:

Μοριακό βάρος = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol-1/ 2 eq.mol-1

49 g / eq

Για τον ίδιο λόγο το φωσφορικό οξύ (Η3PO4) Μοριακό βάρος 98 g / mol, μπορεί να έχει μέχρι τρεις ισοδύναμα βάρη: 98 g / eq, 49 g / ισοδ και 32.67 g / eq.

-Ισοδύναμο βάρος αλατιού

Και τέλος, μπορείτε να υπολογίσετε το ισοδύναμο βάρος ενός αλατιού διαιρώντας το μοριακό του βάρος ανάμεσα στο προϊόν του σθένος του μετάλλου από τον δείκτη του μετάλλου.

PE = PM / V · S

Θειικό σίδηρο σιδήρου2(SO4)3

Μοριακό βάρος = 400 g / mol

Βαλένθια από σίδηρο = +3 ισοδ. / Γραμ

Δείκτης σιδήρου = 2

Peq = 400 g.mol-1/ 3 eq.mol-1 x 2

66,67 g / ισοδ

Αναφορές

  1. Day, R. Α. JR. And Underwood, Α. L. Quantitative Analytical Chemistry. Μετάφραση του 5ουα Αγγλική έκδοση. Σύνταξη αίθουσα Prentice Interamericana
  2. Ανόργανη χημεία (s.f.). Προσδιορισμός ισοδύναμων βαρών οξειδίων. Ανακτήθηκε από: fullquimica.com
  3. Wikipedia. (2018). Ισοδύναμο βάρος. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
  4. Οι συντάκτες της Εγκυκλοπαίδειας Britannica. (26 Σεπτεμβρίου 2016). Ισοδύναμο βάρος. Encyclopædia Britannica. Ανακτήθηκε από: britannica.com
  5. Ω, Τζακ. (30 Απριλίου 2018). Πώς να υπολογίσετε το ισοδύναμο βάρος. Sciencing. Ανακτήθηκε από: sciencing.com
  6. Το ισοδύναμο βάρος ενός οξέος Μέρος 2: Τιτλοδότηση του δείγματος άγνωστου οξέος. (s.f.). Ανακτήθηκε από: faculty.uml.edu
  7. Bergstresser Μ. (2018). Ισοδύναμο Βάρος: Ορισμός και τύπος. Μελέτη. Ανακτήθηκε από: study.com